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Diese Erfindung bezieht sich allgemein
auf eine Befestigung und insbesondere auf eine elastische Befestigung,
die Lasten tragen kann, während sich
ihre Befestigungsflächen
relativ zueinander bewegen.
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Hintergrund
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Befestigungen sowohl mit Fähigkeiten
zum Tragen von Lasten als auch zur Auslenkung sind bei den Aufhängungssystemen
von Fahrzeugen seit vielen Jahren verwendet worden. Bei einigen
Anwendungen werden lasttragende Aufhängungsbefestigungen, wie beispielsweise
Elastomer-Befestigungen zwischen zwei Fahrzeugkomponenten positioniert.
Diese Elastomer-Befestigungen
sind ausgelegt, um Drucklasten und Zuglasten zu tragen, während sie
gleichzeitig gestatten, dass die zwei Fahrzeugkomponenten sich relativ
zueinander geradlinig bewegen und verkippen. Typischerweise weist
eine Elastomer-Befestigung ein Kissen aus Elastomer-Material auf,
wie beispielsweise Gummi, welches sandwichartig zwischen zwei Befestigungsplatten
aufgenommen ist. Die Befestigungsplatten sind im allgemeinen zwischen
der Achse und dem Fahrzeugrahmen positioniert, so dass eine Bewegung
der Achse relativ zu dem lasttragenden Rahmen zugelassen werden
kann, während
statische und dynamische Lasten übertragen
werden. Diese Art der lasttragenden Aufhängungsbefestigung kann beispielsweise
bei Gelenklastwägen
der Bauart verwendet werden, wie sie oft auf Baustellen im Gelände verwendet
werden.
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Bekannte lasttragende Elastomer-Aufhängungsbefestigungen
werden offenbart im US-Patent 6 443 439, ausgegeben am 3. September
2002 und beispielsweise in einem Produktkatalog der GMT GmbH "Special Elements" (Spezialelemente)
(der aus dem Internet herunterzuladen ist bei www.gmtgmbh.de%/katalog.htm)
mit den Teile-Nr. 613003 und 139017. Diese Auf hängungsbefestigungen haben eine
Reihe von parallelen Elementen, die in einem Elastomer-Material
eingebettet sind und zwischen zwei starre Endgliedern positioniert
sind. Die parallelen Elemente vergrößern die Steifigkeit und die
Fähigkeit
zum Tragen von Lasten der Befestigung im Vergleich zu einer rein
aus Elastomeren bestehenden Befestigung durch Verringerung der Ausbeulung
des Elastomer-Materials bei der Kompression und der quer Kontraktion
des Elastomer-Materials unter Spannung. Somit können diese Elastomer-Befestigungen
adäquat
eine Druckbelastungen oder Zugbelastungen tragen, wenn die starren
Endglieder zueinander hin oder weg voneinander bewegt werden. Jedoch
sind sie anfällig
für ein
vorzeitiges Versagen in dem stark unter Spannung stehenden Elastomer-Material,
wenn die starren Endglieder relativ zueinander gekippt werden (d.h.
aus der parallelen Anordnung gedreht). Ein vorzeitiges Versagen
des Elastomer-Materials oder der Verbindung des Elastomer-Materials
mit den eingebetteten parallelen Elementen könnte die Notwendigkeit zur
Folge haben, oft diese lasttragenden Aufhängungsbefestigungen zu ersetzen.
Ein Ersatz ist typischerweise schwierig, zeitaufwändig und
teuer.
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In der Industrie für Aufhängungen,
insbesondere mit Bezug auf Aufhängungen
für Gelenklastwägen könnte eine
robuste, instandhaltungsfreie, lasttragenden Befestigung nützlich sein,
die ausreichend Steifigkeit hat, um große Druckbelastungen und Zugbelastungen
zu übertragenden,
und die eine ausreichende Flexibilität hat, um die geradlinige Bewegung und
Verkippung der Befestigungsoberflächen relativ zueinander aufzunehmen.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere
der Probleme oder der Nachteile zu überwinden, die mit dem Stand der
Technik assoziiert sind.
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Gemäß eines Aspektes der Erfindung
ist eine elastische Befestigung vorgesehen, die ein erstes Befestigungsglied
und ein zweites Befestigungsglied aufweist. Die Befestigung kann
eine Vielzahl von Versteifungselementen aufweisen, die zwischen den
ersten und zweiten Befestigungsgliedern gele gen sind. Mindestens
ein erstes Versteifungselement kann nicht parallel zu einem zweiten
Versteifungselement sein. Die Befestigung kann auch ein elastisches Material
aufweisen, welches zwischen benachbarten Versteifungselementen der
ersten Vielzahl von Versteifungselementen gelegen ist und mit diesen
gekoppelt ist.
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Gemäß eines weiteren Aspektes der
Erfindung ist eine elastische Befestigung vorgesehen. Die Befestigung
kann ein erstes Befestigungsglied und ein zweites Befestigungsglied
aufweisen. Ein elastisches Material kann mit den ersten und zweiten
Befestigungsgliedern gekoppelt sein. Die Befestigung kann weiter
eine erste Vielzahl von nicht ebenen Elementen aufweisen. Jedes
nicht ebene Element kann zumindest teilweise innerhalb des elastischen
Materials eingebettet sein und kann eine außer der Ebene liegende Abmessung
haben, und mindestens ein erstes Element der nicht ebenen Elemente
kann nicht parallel zu einem zweiten der nicht ebenen Elemente sein.
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Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung
mit eingeschlossen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen
beispielhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der
Prinzipien der Erfindung.
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1a ist
eine Seitenansicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels einer elastische
Befestigung gemäß der Erfindung;
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1b ist
eine Querschnittsansicht durch den Schnitt A-A des beispielhaften
Ausführungsbeispiels
der 1a;
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2a ist
eine Seitenansicht eines weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiels
einer elastische Befestigung gemäß der Erfindung;
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2b ist
eine Querschnittsansicht durch den Schnitt B-B des beispielhaften
Ausführungsbeispiels
der 2a; und
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3a-3e sind
Querschnittsseitenansichten von beispielhaften Konfigurationen eines
Versteifungselementes gemäß der Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung
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Die 1a und 1b sind Darstellungen eines beispielhaften
Ausführungsbeispiels
einer elastischen Befestigung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die elastische Befestigung 10 weist ein erstes Montageglied
bzw. Befestigungsglied 12 und ein zweites Montageglied
bzw. Befestigungsglied 14 auf. Ein elastisches Material 16 ist
zwischen den ersten und zweiten Befestigungsgliedern 12, 14 vorgesehen,
und eine Vielzahl 22 von Versteifungselementen 20 ist
in dem elastische Material 16 eingebettet. Die elastische
Befestigung 10 würde
typischerweise zwischen zwei (nicht gezeigten) Maschinenkomponenten
oder Fahrzeugkomponenten positioniert werden.
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Sowohl das erste Befestigungsglied 12 als auch
das zweite Befestigungsglied 14 können flache Platten mit quadratischen,
rechteckigen oder anderen regelmäßig oder
unregelmäßig geformten
Umfängen
sein. Alternativ können
eines oder beide der ersten und zweiten Befestigungsglieder 12, 14 nicht eben
sein, beispielsweise konkav, wie am besten von dem zweiten Befestigungsglied 14 in 1b gezeigt, konvex, oder
in anderen regelmäßigen oder
unregelmäßigen nicht
ebenen Formen. Die ersten und zweiten Befestigungsglieder können mit
einem zentralen Durchgangsloch 17 versehen sein.
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Zusätzlich sind die ersten und
zweiten Befestigungsglieder 12, 14 geeignet, um
an den Fahrzeugkomponenten angebracht zu werden, zwischen denen
die elastische Befestigung 10 positioniert ist. Das erste
Befestigungsglied 12 kann eine Befestigungfläche 13 haben,
die einer Befestigungsfläche
der (nicht gezeigten) entsprechenden Fahrzeugkomponenten entspricht,
und das zweite Befestigungsglied 14 kann eine Montagefläche bzw.
Befestigungsfläche 15 haben,
die einer Befestigungsfläche
der anderen Fahrzeugkomponente entspricht (die ebenfalls nicht gezeigt
ist). Beispielsweise kann das erste Befestigungsglied 12 einen
quadratischen Umfang mit einem Schraubenloch an jeder Ecke haben,
und zwar zur Anbringung an der entsprechenden Fahrzeugkomponente.
Andere Befestigungsverfahren, die dem Fachmann bekannt sind, können ebenfalls
verwendet werden.
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Das elastische Material 16 ist
zwischen den ersten und zweiten Befestigungsgliedern 12, 14 angeordnet.
Das Material 16 ist aus irgendeinem geeigneten elastischen
Material geformt, wie beispielsweise aus einem Elastomer-Material.
Solche Materialien beulen sich typischerweise aus, wenn sie Druckbelastungen
unterworfen sind, und sie zeigen eine Querkontraktion, wenn sie
Zugbelastungen unterworfen sind. Das elastische Material 16 kann
auf die ersten und zweiten Befestigungsglieder 12, 14 aufgegossen
werden, mit einem Klebemittel damit mitverbunden werden oder in
anderer Weise an den ersten und zweiten Befestigungsgliedern 12, 14 angebracht werden,
um wirkungsvoller Lasten zwischen diesen Befestigungsgliedern 12, 14 zu übertragen.
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Zusätzlich kann das elastische
Material 16 auf die Vielzahl 22 von Versteifungselementen 20 gegossen
werden, mit einem Klebemittel mit diesen verbunden werden oder in
anderer Weise an ihnen angebracht werden. Das elastische Material 16 kann aus
einem einzigen Stück
aus Elastomer-Material geformt
sein, wie am besten in 1b gezeigt.
Wie gezeigt kann das elastische Material 16 beispielsweise
um die Versteifungselemente 20 herum gegossenen sein oder
teilweise um sie herum gegossenen sein. Alternativ kann das elastische
Material 16 eine Vielzahl von Stücken 16a formen, die
zwischen die Vielzahl von Versteifungselementen 20 eingeführt werden
und damit vergossen werden oder mit dieser verbunden werden, wie
am besten in 2b gezeigt.
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Wie in den 1a und 1b gezeigt,
ist eine Vielzahl 22 von Versteifungselementen 20 zwischen den
ersten und zweiten Befestigungsgliedern 12, 14 positioniert.
Die Versteifungselemente 20 sind aufeinander gestapelt,
sind voneinander beabstandet und es ist eine Lage aus elastischem
Material 16 zwischen ihnen angeordnet. Jedes Versteifungselement 20 ist
aus einer dünnen
Platte mit einer Plattendicke t geformt. Die Plattendicke t muss
nicht gleichförmig sein.
Wie beispielsweise in 3a gezeigt,
könnte die
Plattendicke t von einer Dicke t0 beim Umfang
des Versteifungselementes 20 zu einer zweiten Dicke t0 näher
zur Mitte des Versteifungselementes 20 variieren. Die Versteifungselemente 20 können einen kreisförmigen Umfang
haben, jedoch könnten
andere Umfangsformen, wie beispielsweise quadratische, rechteckige,
ovale oder andere Formen verwendet werden, um einer wirkungsvolleren
Reaktion auf Belastungen zu helfen, die von der elastischen Befestigung 10 übertragen
werden. Darüber
hinaus muss jedes Versteifungselement 20 der Vielzahl 22 nicht
die gleiche Umfangsform haben, und es muss auch nicht jedes Versteifungselement 20 von
der Vielzahl 22 die gleiche Größe haben.
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Wie am besten in 1b, 2b und 3a-3e gezeigt, können die
Versteifungselemente 20 nicht eben sein, d.h. die Versteifungselemente 20 können eine
außerhalb
der Ebene liegende Abmessung d haben, die größer ist als die Dicke t der
Platte oder des Materials. Wie in 1b gezeigt,
muss die Abmessung d außerhalb
der Ebene nicht die Gleiche für
jedes der Vielzahl 22 von Versteifungselementen 20 in irgendeiner
elastischen Befestigung 10 sein. Beispielsweise kann die
Abmessung d außerhalb
der Ebene variieren, wenn man über
den Stapel der Versteifungselemente 20 schaut, und zwar
von einer minimalen Abmessung d0 außerhalb
der Ebene für
ein erstes Versteifungselement 20a an einem Ende des Stapels
von Versteifungselementen 20 zu einer maximalen Abmessung
d0 außerhalb
der Ebene für
ein letztes Versteifungselement 20b am gegenüberliegenden
Ende des Stapels ist. Als ein weiteres Beispiel kann, wie in 2b gezeigt, die Abmessung
d außerhalb
der Ebene von einer minimalen Abmessung d0 außerhalb
der Ebene für
ein Versteifungselement 20a nahe der Mitte des Stapels
von Versteifungselementen 20 zu einer maximalen Abmessung d1 außerhalb
der Ebene für
Versteifungselementen 20b an einem Ende des Stapels von
Versteifungselementen 20 variieren. Andere Anordnungen
von Versteifungselementen 20 mit ihren assoziierten Abmessungen
d außerhalb
der Ebene können
bei spielsweise vorgesehen werden, um die Fähigkeit zum Tragen von Lasten
oder die Steifigkeit der elastischen Befestigung 10 zu
verändern.
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Wie in 2b gezeigt,
können
eines oder mehrere der Versteifungselemente 20 eben sein,
d.h. die Abmessung d außerhalb
der Ebene kann im wesentlichen die Gleiche sein wie die Plattendicke
t. In 2b ist das mittlere
Versteifungselement 20c eben. Eine erste Vielzahl 22a von
Versteifungselementen 20 ist auf einer Seite des mittigen
Versteifungselementes 20c angeordnet, und eine zweite Vielzahl
von Versteifungselementen 22b ist auf der anderen Seite
dieses mittigen ebenen Versteifungselementes 20c angeordnet.
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Wie am besten in 3a-3e gezeigt, können die nicht ebenen Versteifungselemente 20 einen
von einer Vielzahl von Querschnitten haben. Beispielsweise veranschaulicht 3a ein Versteifungselement 20 mit
einer konischen Form, das heißt
mit einem "V-Querschnitt". In diesem speziellen
Beispiel hat das Versteifungselement 20 eine kegelstumpfförmige Form
mit einem mittleren Durchgangsloch 25. Zusätzlich hat
das Element der 3a eine
Plattendicke t, die zur Mitte größer ist
als zu der Kante. 3b veranschaulicht
ein Versteifungselement 20 mit einer Kugelform, das heißt mit einem
kreisförmigen
Querschnitt. Anders gesagt hat die Platte, die das Versteifungselement
bildet, einen konstanten Krümmungsradius.
In diesem speziellen Beispiel ist die Plattendicke t im wesentlichen
konstant, und das Element hat kein mittleres Durchgangsloch. 3c veranschaulicht ein Versteifungselement 20 mit
einem parabolischen Querschnitt, d.h. die Plattekrümmung ist
in der Mitte größer als
an den Kanten, und die Platte folgt im großen und ganzen einer parabolischen
Krümmung.
Wie in 3b ist die Plattendicke t
im wesentlichen konstant, und wie in 3a hat
das Versteifungselement ein mittiges Durchgangsloch 25. 3d veranschaulicht ein Versteifungselement mit
einem elliptischen Querschnitt, das heißt die Platte, die das Versteifungselement
bildet, hat einen größeren Krümmungsradius
am Umfang als in der Mitte, und die Platte folgt im großen und
ganzen einer elliptischen Krümmung.
Wiederum ist wie in den 3b und 3c die Plat tendicke t im
wesentlichen konstant. Wie in 3a und 3c hat das Element ein mittleres Durchgangsloch 25. 3e veranschaulicht ein Versteifungselement 20 mit
einem polygonförmigen Querschnitt,
d.h. der Querschnitt der Platte wird aus einer Reihe von im wesentlichen
geraden Liniensegmenten gebildet. Andere Querschnittsformen, egal ob
regelmäßig oder
unregelmäßig, werden
als innerhalb des Umfangs der Erfindung angesehen. Beispielsweise
kann ein Versteifungselement 20 einen im wesentlichen flachen
Querschnitt in einer Richtung haben, und einen kugelförmigen Querschnitt
in einer zweiten Richtung, senkrecht zur ersten, d.h. ein trommelförmiges bzw.
fassförmiges
Element kann geformt werden.
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Darüber hinaus kann die elastische
Befestigung 10 mindestens ein Versteifungselement 20 aufweisen,
welches nicht parallel zu einem zweiten Versteifungselement 20 ist.
Wie in 1b gezeigt, hat das
Versteifungselement 20a ein relativ flaches Profil, während das
Versteifungselement 20b einen Neigungswinkel des Querschnittsprofils
hat der ungefähr bei
15 bis 20 Grad von der Horizontalen liegt. Die Querschnittsprofile
der Versteifungselemente 20, die zwischen den Elementen 20a und 20b gestapelt
sind, haben Neigungswinkel, die zunehmend, wenn man über die
Vielzahl von Versteifungselementen 20 vom Element 20a zum
Element 20b läuft.
Somit sind in dem Ausführungsbeispiel
der 1 b nicht alle der Versteifungselemente
parallel zueinander. In ähnlicher
Weise variiert bei dem in den 2a und 2b gezeigten Ausführungsbeispiel,
wo die Versteifungselementen 20 einen kreisförmigen Querschnitt
haben, der Krümmungsradius
von Element zu Element. Die erste Vielzahl 22a der Versteifungselementen 20 ist nicht
parallel zueinander. Die zweite Vielzahl 22b von Versteifungselementen 20 ist
nicht parallel zueinander und auch nicht zu den Versteifungselementen
innerhalb der ersten Vielzahl 22a. Darüber hinaus ist das mittlere,
ebene Versteifungselement 20c nicht parallel zu allen anderen
Versteifungselementen 20. Somit sind hier wiederum die
Versteifungselemente nicht parallel zueinander. Andere Anordnungen
der nicht parallelen Versteifungselemente werden auch als innerhalb
des Umfangs der Erfindung angesehen.
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Darüber hinaus könnte die
elastische Befestigung 10 eine Kombination von nicht parallelen
Versteifungselementen und parallelen Versteifungselementen haben.
Beispielsweise könnte
ein alternatives Ausführungsbeispiel
zu jenem, das in 2b gezeigt
ist, zweite oder dritte ebene Versteifungselemente 20c aufweisen,
die benachbart zu dem einzelnen mittleren ebenen Versteifungselement 20c gelegen
sind, welches schon in 2b gezeigt
ist. Alle ebenen Versteifungselemente 20c sind dabei parallel zueinander;
alle anderen Versteifungselemente, d.h. die Versteifungselemente 20a, 20b sind
dabei nicht parallel zueinander. Alternativ könnte jedes Versteifungselement 20 innerhalb
der in den 1b und 2b gezeigten Ausführungsbeispiele
mit einem doppelten parallelen Versteifungselement paarweise angeordnet
werden. Somit könnte
beispielsweise ein Paar von parallelen Versteifungselementen 20b benachbart
zu einem Paar von parallelen Versteifungselementen 20a gelegen
sein, wobei das Versteifungselement 20b nicht parallel
zum Versteifungselement 20a ist.
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Ein zugtragendes Element 32,
wie beispielsweise eine mittig hin durchgehende Schraube bzw. ein
Bolzen mit Muttern an einem oder an beiden Enden, wie am besten
in den 1b und 2b gezeigt, kann verwendet
werden, um das maximale Ausmaß der
Trennung zwischen den ersten und zweiten Befestigungsgliedern 12, 14 zu
steuern. Das zugtragende Element 32 würde typischerweise die Zugbelastungen
tragen, d.h. Lasten, die dahingehend wirken, dass sie das erste
Befestigungsglied 12 weg von dem zweiten Befestigungsglied 14 bewegen
und dadurch das elastische Material 16 strecken. Obwohl das
zugtragende Element 32 typischerweise keine Druckbelastungen
aufnehmen würde,
d.h. Lasten, die dahingehend wirken, dass sie das erste Befestigungsglied 12 zu
dem zweiten Befestigungsglied 14 hin bewegen, wodurch das
elastische Material 16 zusammen gedrückt wird, kann bei gewissen
Anwendungen das Glied 32 Druckbelastungen tragen. Zusätzlich kann
das zugtragende Element 32 vorgespannt sein. Alternativ
kann mehr als ein zugtragendes Element 32 verwendet werden,
und diese Elemente müssen
nicht in der Mitte angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Paar
von zugtragenden Elementen 32 (nicht gezeigt) an gegenüberlie genden Kanten
oder Ecken der ersten und zweiten Befestigungsglieder 12, 14 angeordnet
sein.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Während
die lasttragende elastische Befestigung der 1 und 2 eine
große
Vielzahl von Anwendungen hat, kann die beschriebene Befestigung insbesondere
gut zur Anwendung bei einem Gelenkfahrzeug geeignet sein. Beispielsweise
könnte
diese lasttragende elastische Befestigung für die hintere Aufhängung eines
mit Gelenken versehenen Kipplastwagens verwendet werden. Bei einem
mit Gelenken versehenen Kipplastwagen überträgt die hintere Aufhängung sehr
starke Belastungen von dem Rahmen auf die Hinterachsen. In einem
mit Gelenken versehenen Kipplastwagens mit zwei Hinterachsen könnten beispielsweise
Ausgleichsträger
das Gewicht der Nutzlast durch vier elastische Befestigungen, zwei
pro Ausgleichsträger,
auf die Hinterachsen übertragen.
Die elastische Befestigungen würden
typischerweise an den Enden der Ausgleichsträger montiert werden und würden eine
unabhängige
Bewegung der Achsen gestatten. Zur gleichen Zeit, wenn die hintere
Aufhängung
diese großen
Belastungen trägt,
erfährt
sie große
Schwingungen oder aus Lenkungen, während sie eine Traktion in
schwerem Gelände
aufrechterhält.
In diesen Situationen würde
die lasttragende elastische Befestigung hohe Druckbelastungen und
Zugbelastungen tragen, während
sich ihre Befestigungsflächen
relativ zueinander geradlinig bewegen und verkippen.
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Für
jene Situationen, wo eine einzige elastische Befestigung nicht die
erwünschte
Fähigkeit
zum Tragen der Last haben könnte,
könnte
ein Paar von elastischen Befestigungen Seite an Seite in einer parallelen
lasttragenden Konfiguration montiert werden.
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Es wird dem Fachmann für diese
Technik leicht offensichtlich sein, dass verschiedene Veränderungen
und Modifikationen von offensichtlicher Natur an der offenbarten
Erfindung vorgenommen werden können,
und das alle diese Veränderungen
und Modifikationen als innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche angesehen
werden können.
Andere Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden dem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und
aus der praktischen Ausführung
der hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden
Ansprüche
und ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.